胡恒亮

摘 要：在城市軌道交通中，牽引逆變器控制策略是主傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分。在實(shí)際的應(yīng)用中，決定著城市軌道車(chē)輛的供電質(zhì)量、運(yùn)行質(zhì)量。本文主要探討了城市軌道交通地鐵列車(chē)牽引逆變器控制方法，分析了VVVF逆變器控制方式、主傳動(dòng)系統(tǒng)控制方式。

關(guān)鍵詞：城市軌道；地鐵；牽引逆變器；控制方法；VVVF逆變器

一、VVVF逆變器控制方式

某地鐵列車(chē)的運(yùn)行速度為82km/h，平均速度為35km/h—40km/h，列車(chē)的速度主要由逆變器控制。將牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速、直流電壓、逆變器三相等信息輸入在逆變器的控制電路中，逆變器能夠按照運(yùn)行指令，將頻率指令轉(zhuǎn)化為PWM開(kāi)關(guān)信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)逆變器開(kāi)關(guān)的控制，電機(jī)速度的控制?？刂品绞街饕缦卤?所示。

二、牽引逆變器控制方式

在城市軌道牽引列車(chē)中，最常見(jiàn)的逆變器有兩種，主要包括：（1）“1+4”

1臺(tái)逆變器，4臺(tái)電機(jī)。（2）“1+2”1臺(tái)逆變器，2臺(tái)電機(jī)。通常情況下，電機(jī)的額定容量為180kW。由此可見(jiàn)“1+4”方案的逆變器容量為1000kVA，“1+2”方案的逆變器容量為500kVA，為了滿足當(dāng)前綠色發(fā)展理念，節(jié)省城市軌道車(chē)輛的運(yùn)行成本，應(yīng)該選擇“1+2”控制方案。

主要是因?yàn)椋彤?dāng)前城市軌道車(chē)輛結(jié)構(gòu)而言，屬于四軸車(chē)輪，“1+4”方案與“1+2”方案相比較，后者能夠充分利用輪、軌之間的粘連系數(shù)，能夠?yàn)闋恳Φ陌l(fā)揮奠定基礎(chǔ)。由于每臺(tái)逆變器的散熱器會(huì)散去一半的熱量，若是采取“1+4”方案會(huì)增加散熱負(fù)擔(dān)。目前，城市軌道列車(chē)采取的是六輛編組（即為“三動(dòng)三拖”），若是在運(yùn)行中城市軌道交通列車(chē)的1臺(tái)逆變器發(fā)生故障，執(zhí)行切除運(yùn)行，“1+4”方案將損失1/3的牽引力，“1+2”方案將損失1/6的牽引力。由此可見(jiàn)第二種方案的優(yōu)勢(shì)更大。

三、主傳動(dòng)系統(tǒng)控制方式

（1）滑差頻率控制方式

早期，電流型、電壓型的供電異步牽引電機(jī)采取的是滑差頻率控制方式，是在U/f恒定定義上開(kāi)展，通過(guò)對(duì)滑差I(lǐng)進(jìn)行控制，就能夠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。通過(guò)分析調(diào)速理論能夠得知，在U/f恒定定義的基礎(chǔ)上，保持氣隙內(nèi)的磁通值，在滑差不變的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩的恒定啟動(dòng)、調(diào)速，將電機(jī)功率發(fā)揮出來(lái)，滿足了定轉(zhuǎn)速之后，額定電壓就會(huì)保持不變。若是繼續(xù)加快轉(zhuǎn)速，就會(huì)直接進(jìn)入弱磁區(qū)域。通過(guò)實(shí)踐得知，這類(lèi)控制方式的動(dòng)態(tài)性不強(qiáng)，在調(diào)節(jié)過(guò)程中過(guò)渡階段耗時(shí)較長(zhǎng)。

（2）旋轉(zhuǎn)矢量控制方式

矢量控制是通過(guò)測(cè)量（控制）異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)的定子電流，在磁場(chǎng)定向原理的基礎(chǔ)上，控制異步電動(dòng)機(jī)、電流（包括：勵(lì)磁電流、電樞電流），以此實(shí)現(xiàn)控制異步電動(dòng)機(jī)的目的?？刂屏鞒淌牵合葘惒诫妱?dòng)機(jī)內(nèi)的定子電流矢量分解出來(lái)，使其產(chǎn)生勵(lì)磁電流、轉(zhuǎn)矩電流，對(duì)兩種電流進(jìn)行控制，包括幅值、相位的控制，如此就實(shí)現(xiàn)了對(duì)定子電流矢量的控制。目前應(yīng)用較為普遍的為傳感器矢量控制、轉(zhuǎn)矩矢量控制、數(shù)字電壓調(diào)整控制。其中無(wú)線傳感、轉(zhuǎn)矩矢量控制能夠提升異步電動(dòng)機(jī)的性能、技術(shù)，采取針對(duì)性的控制方式。數(shù)字電壓調(diào)整控制技術(shù)能夠有效防止電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速偏差，以此控制電動(dòng)機(jī)的平滑速度。

（3）轉(zhuǎn)矩直接控制方式

直接轉(zhuǎn)矩類(lèi)型屬于直接控制，是以轉(zhuǎn)矩為核心，實(shí)現(xiàn)磁鏈、轉(zhuǎn)矩兩者的綜合控制。同其他的控制方式不同，直接矩陣控制不會(huì)采取解耦的方式，因此，在算法上不用進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。直接轉(zhuǎn)矩技術(shù)是借助空間矢量、磁場(chǎng)定向（定子）的分析方式，在定子坐標(biāo)的基礎(chǔ)上建立電動(dòng)機(jī)（異步）數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)（異步）磁鏈、轉(zhuǎn)矩的計(jì)算與控制、采取離散兩點(diǎn)調(diào)節(jié)器，將轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)控制在一定范圍內(nèi)。波動(dòng)控制效果主要取決于轉(zhuǎn)矩的實(shí)際情況，不需要交流、直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)換，也不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)控制方式，如下圖2所示。由此可見(jiàn)這類(lèi)控制方式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且信號(hào)處理、概念明確，屬于一種高動(dòng)態(tài)性能的控制方式。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，從本文的分析能夠得知，牽引逆變器的控制策略與主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行性能有著密切的關(guān)系。在城市軌道交通主傳動(dòng)系統(tǒng)控制中，轉(zhuǎn)矩控制方式屬于主要控制策略，具備較好的應(yīng)用前景。endprint